JP4857177B2 - 組立てシステム - Google Patents

Description

本発明は、組立てシステムに関する。詳しくは、ロボットでワークを組立てる組立てシステムに関する。

従来より、自動車のエンジンやトランスミッション等の重量物を、ロボットを用いて組み立てる組立てシステムが知られている。
この組立てシステムとしては、例えば、２本の６軸のロボットアームを備え、これらロボットアームを協調動作させてワークを組み立てるシステムがある（特許文献１参照）。このシステムによれば、２本のロボットアームを協調動作させて、ワークを組み立てることができる。
特開２００６−３５３４６号公報

しかしながら、以上のようなシステムでは、ロボットアームを２台並列に配置して作業させると、アームの姿勢が限定されるため、作業効率が低下する場合があった。例えば、一方のロボットアームでワークの上面を作業しながら、他方のロボットアームでワークの側面や正面（手前側の面）を作業したり、２台のロボットアームで小さなワークの同一面や大きなワークの同一面上の狭い作業領域を互いに干渉せずに作業したりすることは困難であった。

本発明は、作業効率を向上できる組立てシステムを提供することを目的とする。

本発明の組立てシステムは、搬送経路を搬送されるワークをロボットで組み立てる組立てシステムであって、前記ロボットは、ロボット本体と、当該ロボット本体に軸支されるアームと、当該アームの先端に軸支されたハンドと、を備え、前記アームは、前記ロボット本体側から順に、第１軸、第２軸、第３軸、第４軸、第５軸および第６軸で互いに軸支された第１腕部、第２腕部、第３腕部、第４腕部、第５腕部および第６腕部を備え、前記ロボット本体から前記ワークまでの距離は、前記アームを水平に延ばした場合の前記ロボット本体から前記第３軸までの距離に略等しくなるように設定され、前記第４腕部は、湾曲していることを特徴とする。

この発明によれば、ロボットを７軸としたので、ロボットを６軸とした場合に比べて、ハンドの姿勢を同じにしても、アームの姿勢の自由度が高くなる。
したがって、例えば、ロボットを２台並列に配置して協調動作させても、これら２台のロボットのアームの姿勢を変化させることで、互いのアームが干渉するのを防止できる。その結果、これら２台のロボットの設置間隔を狭くできる。さらに、２台のロボットのうちの一方でワークの上面を作業しながら、他方でワークの側面や正面（手前側の面）を作業したり、２台のロボットで小さなワークの同一面や大きなワークの同一面上の狭い作業領域を互いに干渉せずに作業したりできる。よって、作業効率を向上できる。

ここで、第４腕部を湾曲させたので、従来の７軸ロボットに比べて、ハンドを第１腕部に接近させることができる。よって、ロボット本体からワークまでの距離を、アームを水平に延ばした場合のロボット本体から第３軸までの距離に略等しくなるように設定して、従来の７軸ロボットよりも搬送経路の近くにロボットを設置できる。
よって、従来の７軸ロボットに比べて、ロボットの作業範囲をより広くできるので、作業内容が変更されても、ロボットと搬送路との位置関係を調整する必要がなく、ワークの組立てコストを低減できる。

本発明によれば、ロボットを７軸としたので、ロボットを６軸とした場合に比べて、ハンドの姿勢を同じにしても、アームの姿勢の自由度が高くなる。したがって、例えば、ロボットを２台並列に配置して協調動作させても、これら２台のロボットのアームの姿勢を変化させることで、互いのアームが干渉するのを防止できる。その結果、これら２台のロボットの設置間隔を狭くできる。さらに、２台のロボットのうちの一方でワークの上面を作業しながら、他方でワークの側面や正面（手前側の面）を作業したり、２台のロボットで小さなワークの同一面や大きなワークの同一面上の狭い作業領域を互いに干渉せずに作業したりできる。よって、作業効率を向上できる。ここで、第４腕部を湾曲させたので、従来の７軸ロボットに比べて、ハンドを第１腕部に接近させることができる。よって、ロボット本体からワークまでの距離を、アームを水平に延ばした場合のロボット本体から第３軸までの距離に略等しくなるように設定して、従来の７軸ロボットよりも搬送経路の近くにロボットを設置できる。よって、従来の７軸ロボットに比べて、ロボットの作業範囲をより広くできるので、作業内容が変更されても、ロボットと搬送路との位置関係を調整する必要がなく、ワークの組立てコストを低減できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る組立てシステム１の側面図である。
組立てシステム１は、ＡＧＶ３（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が走行する搬送経路２の途中に設けられている。ＡＧＶ３には、ワーク４が載置されている。
この組立てシステム１は、ＡＧＶ３により搬送経路２を搬送されるワーク４を組み立てる７軸のロボット１０を備える。

図２および図３は、ロボット１０の平面図および側面図である。
ロボット１０は、ロボット本体２０と、このロボット本体２０に設けられた２本のマニピュレータ２１と、を備える。
各マニピュレータ２１は、７軸であり、ロボット本体２０に軸支されるアーム３０と、このアーム３０の先端に軸支されたハンド３７と、を備える。

アーム３０は、ロボット本体２０側から順に、第１腕部３１、第２腕部３２、第３腕部３３、第４腕部３４、第５腕部３５、および、第６腕部３６を備える。

第１腕部３１は、略直線状に延びており、第１軸３１１でロボット本体２０に軸支される。この第１軸３１１は、第１腕部３１の軸方向を回転中心として、第１腕部３１を回転させる。

第２腕部３２は、略直線状に延びており、第２軸３２１で第１腕部３１に軸支される。この第２軸３２１は、第１腕部３１の軸方向と第２腕部３２の軸方向との成す角度を変化させる。
第３腕部３３は、略直線状に延びており、第３軸３３１で第２腕部３２に軸支される。この第３軸３３１は、第３腕部３３の軸方向を回転中心として、第３腕部３３を回転させる。

第４腕部３４は、湾曲して延びており、第４軸３４１で第３腕部３３に軸支される。この第４軸３４１は、第３腕部３３の軸方向と第４腕部３４の基端側の軸方向との成す角度を変化させる。
第５腕部３５は、略直線状に延びており、第５軸３５１で第４腕部３４に軸支される。この第５軸３５１は、第５腕部３５の軸方向を回転中心として、第５腕部３５を回転させる。

第６腕部３６は、略直線状に延びており、第６軸３６１で第５腕部３５に軸支される。この第６軸３６１は、第５腕部３５の軸方向と第６腕部３６の軸方向との成す角度を変化させる。

ハンド３７は、第７軸３７１で第６腕部３６に軸支される。この第７軸３７１は、ハンド３７の軸方向を回転中心として、ハンド３７を回転させる。
このハンド３７が軸支される第７軸３７１の端面を、フランジ面３８とする。

図３に示すように、以上のロボット１０では、ロボット本体２０からワーク４までの距離は、アーム３０を水平に延ばした場合のロボット本体２０から第３軸３３１までの距離に略等しくなるように設定されている。

図１に戻って、ワーク４は、略直方体状の空間であり、上面４１と、ロボット１０のロボット本体２０側の正面４２と、正面４２とは反対側の背面４３と、正面４２および背面４３の間の側面４４と、高さｈにおける底面４５と、で囲まれている。

次に、以上のロボット１０の動作を説明する。
ここで、ロボット１０の作業範囲を説明するため、ロボット１０の第４腕部３４を湾曲させずに直線状としたものをロボット１０Ａとし、このロボット１０Ａとロボット１０とを比較する。

図４は、フランジ面３８を下向きにした状態でのロボット１０の作業範囲（図４中、二点鎖線Ａで示す）と、フランジ面３８を水平かつワーク４の正面４２に対向させた状態でのマニピュレータ２１の作業範囲（図４中、二点鎖線Ｂで示す）と、を示す側面図である。
図５は、フランジ面３８を下向きにした状態での底面４５についてのロボット１０の作業範囲を示す平面図である。ロボット１０は２つのマニピュレータ２１を備えるため、図５では、マニピュレータ２１のそれぞれの作業範囲を二点鎖線で示す。

図６は、フランジ面３８を下向きにした状態でのロボット１０Ａの作業範囲（図６中、二点鎖線Ａで示す）と、フランジ面３８を水平かつワーク４の正面４２に対向させた状態でのロボット１０の作業範囲（図６中、二点鎖線Ｂで示す）と、を示す側面図である。
図７は、フランジ面３８を下向きにした状態での底面４５についてのロボット１０Ａの作業範囲を示す平面図である。ロボット１０Ａは２つのマニピュレータ２１を備えるため、図７では、マニピュレータ２１のそれぞれの作業範囲を二点鎖線で示す。

まず、組立てシステム１でワーク４の底面４５を作業する場合を想定する。
ロボット１０Ａでは、図６および図７に示すように、ワーク４の上面４１の正面４２側を作業するために、ロボット本体２０からワーク４までの距離は、アーム３０を水平に延ばした場合のロボット本体２０から第３軸３３１と第４軸３４１の間までの距離に略等しくなるように設定されている。
その結果、底面４５の背面４３側には、アーム３０を水平に延ばしても作業できない作業不可能領域４５Ａが生じることになる。

これに対し、ロボット１０では、図４および図５に示すように、ロボット１０Ａに比べて、フランジ面３８を第１腕部３１に接近させることができる。よって、ロボット本体２０からワーク４までの距離を、アーム３０を水平に延ばした場合のロボット本体２０から第３軸３３１までの距離に略等しくなるように設定できる。
その結果、底面４５の正面４２側端部から背面４３側端部まで作業できることになり、底面４５の全面に亘って作業を行うことができる。

次に、組立てシステム１で、ワークの側面４４を作業する場合を想定する。
ロボット１０Ａでは、図６および図７に示すように、ワーク４の側面４４の背面４３側端部までフランジ面３８を到達させることができず、ワーク４の側面４４には、作業できない作業不可能領域４４Ａが生じることになる。
これに対し、ロボット１０では、図４および図５に示すように、側面４４の正面４２側端部から背面４３側端部まで作業できることになり、側面４４の全面に亘って作業を行うことができる。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ロボット１０を７軸としたので、ロボットを６軸とした場合に比べて、ハンド３７の姿勢を同じにしても、アーム３０の姿勢の自由度が高くなる。
したがって、例えば、ロボット１０を２台並列に配置して協調動作させても、これら２台のロボット１０のアーム３０の姿勢を変化させることで、互いのアーム３０が干渉するのを防止できる。その結果、これら２台のロボット１０の設置間隔を狭くできる。さらに、２台のロボット１０のうちの一方でワーク４の上面を作業しながら、他方でワークの側面や正面（手前側の面）を作業したり、２台のロボットで小さなワークの同一面や大きなワークの同一面上の狭い作業領域を互いに干渉せずに作業したりできる。よって、作業効率を向上できる。

（２）第４腕部３４を湾曲させたので、従来の７軸ロボットに比べて、ハンド３７を第１腕部３１に接近させることができる。よって、ロボット本体２０からワーク４までの距離を、アーム３０を水平に延ばした場合のロボット本体２０から第３軸３３１までの距離に略等しくなるように設定して、従来の７軸ロボットよりも搬送経路２の近くにロボット１０を設置できる。
その結果、上述のように、ワーク４の正面４２から背面４３に至るまで、奥行き方向に確実に作業できるうえに、ワーク４の上面４１から底面４５に至るまで、上下方向に確実に作業できる。よって、従来の７軸ロボットに比べて、ロボット１０の作業範囲をより広くできるので、作業内容が変更されても、ロボット１０と搬送路２との位置関係を調整する必要がなく、ワーク４の組立てコストを低減できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る組立てシステムの側面図である。 前記実施形態に係る組立てシステムを構成するロボットの平面図である。 前記実施形態に係る組立てシステムを構成するロボットの側面図である。 前記実施形態に係るロボットの作業範囲を示す側面図である。 前記実施形態に係るロボットの作業範囲を示す平面図である。 従来例に係るロボットの作業範囲を示す側面図である。 従来例に係るロボットの作業範囲を示す平面図である。

符号の説明

１ 組立てシステム
２ 搬送経路
４ ワーク
１０ ロボット
２０ ロボット本体
３０ アーム
３１ 第１腕部
３２ 第２腕部
３３ 第３腕部
３４ 第４腕部
３５ 第５腕部
３６ 第６腕部
３７ ハンド
３１１ 第１軸
３２１ 第２軸
３３１ 第３軸
３４１ 第４軸
３５１ 第５軸
３６１ 第６軸
３７１ 第７軸

Claims (1)

1. 搬送経路を搬送されるワークをロボットで組み立てる組立てシステムであって、
   前記ロボットは、ロボット本体と、当該ロボット本体の前記ワークに対向する前部に軸支されるアームと、当該アームの先端に軸支されたハンドと、を備え、
   前記アームは、前記ロボット本体側から順に、第１軸、第２軸、第３軸、第４軸、第５軸および第６軸で互いに軸支された第１腕部、第２腕部、第３腕部、第４腕部、第５腕部および第６腕部を備え、
   前記ロボット本体から前記ワークまでの距離は、前記アームを水平に延ばした場合の前記ロボット本体から前記第３軸までの距離に略等しくなるように設定され、
   前記第４腕部は、湾曲していることを特徴とする組立てシステム。
   

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